影響豬場(chǎng)豬只生長(zhǎng)性能自動(dòng)測(cè)定設(shè)備數(shù)據(jù)正確性的因素及數(shù)據(jù)維護(hù)的意義

戴美玲，毛慧敏，毛江昌，李 濤，朱水芬，毛元良，林文君，杜秉華，樓平兒

（天蓬集團(tuán)有限公司，浙江 衢州 324109）

目前，我國(guó)很多（種）豬場(chǎng)都有自動(dòng)測(cè)定設(shè)備，但對(duì)其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的正確性把握，卻不得而知。如果這些數(shù)據(jù)不能如實(shí) “說出”測(cè)定豬只的生長(zhǎng)性能，那不僅影響到育種工作的效率，甚至?xí)?duì)育種工作產(chǎn)生誤導(dǎo)。嚴(yán)格、連續(xù)的場(chǎng)內(nèi)測(cè)定是改良核心群的根本措施，是培育專門化品系的核心技術(shù)，是育種場(chǎng)成敗的關(guān)鍵［1-2］。只有真實(shí)正確的測(cè)定數(shù)據(jù)才能反映受測(cè)動(dòng)物在一定的測(cè)定條件下最真實(shí)、最完整的行為。

浙江開盛生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的原種豬場(chǎng)是國(guó)家畜禽標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模的養(yǎng)殖示范場(chǎng)，擁有27臺(tái)奧飼本自動(dòng)測(cè)定設(shè)備。在長(zhǎng)期的實(shí)踐過程中，為了保障測(cè)定數(shù)據(jù)正確性，發(fā)現(xiàn)需要做兩方面的重要工作：一是減少設(shè)備運(yùn)行過程中影響數(shù)據(jù)正確性的因素，二是對(duì)出錯(cuò)數(shù)據(jù)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析與維護(hù)。數(shù)據(jù)維護(hù)是自動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理系統(tǒng)中的重要工作之一，只有進(jìn)行分析與合理維護(hù)的測(cè)定數(shù)據(jù)，才能最大限度地展現(xiàn)測(cè)定動(dòng)物的最真實(shí)的行為，才具有評(píng)估、應(yīng)用與交流比較的實(shí)際意義。

圖1 某測(cè)定站在一段時(shí)間里觀察到的差值與DPC變化情況

該文首先介紹為什么在動(dòng)態(tài)下料型自動(dòng)測(cè)定設(shè)備得到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行維護(hù)，并嘗試對(duì)影響測(cè)定數(shù)據(jù)的因素進(jìn)行分類、探索數(shù)據(jù)維護(hù)的路徑和方法。

1 影響自動(dòng)測(cè)定設(shè)備測(cè)定數(shù)據(jù)正確性的因素

在進(jìn)行動(dòng)物生長(zhǎng)性能測(cè)定時(shí)，自動(dòng)測(cè)定設(shè)備處于一個(gè)24 h不間斷、全自動(dòng)的工作狀態(tài)。奧飼本自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)，每天產(chǎn)生的行為數(shù)據(jù)量（也叫事件數(shù)據(jù)，每個(gè)事件數(shù)據(jù)包括時(shí)間、身份、采食和體重4個(gè)方面數(shù)據(jù)）可達(dá)4 000個(gè)左右，能準(zhǔn)確記錄測(cè)定站發(fā)生的各種實(shí)際狀況 （甚至包括老鼠偷食行為等）。

相對(duì)其他行業(yè)，動(dòng)物生長(zhǎng)性能自動(dòng)測(cè)定設(shè)備的工作環(huán)境更惡劣，尤其表現(xiàn)在測(cè)定動(dòng)物的行為數(shù)據(jù)上（遠(yuǎn)比人們想象的要復(fù)雜），而且自動(dòng)測(cè)定設(shè)備現(xiàn)階段還不具備“超智能”。也正因?yàn)槿绱耍词乖诒ＷC設(shè)備正常工作的情況下，仍會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)不少出錯(cuò)數(shù)據(jù)。在長(zhǎng)期的實(shí)踐過程中，天蓬集團(tuán)（浙江開盛）生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司堅(jiān)持以恢復(fù)測(cè)定動(dòng)物最真實(shí)的行為數(shù)據(jù)為目的導(dǎo)向，把自動(dòng)測(cè)定設(shè)備運(yùn)行中影響測(cè)定數(shù)據(jù)正確性的因素歸結(jié)成三類：測(cè)定系統(tǒng)的誤差因素、設(shè)備運(yùn)行過程中的隨機(jī)影響因素和動(dòng)物的行為干擾因素。

1.1 測(cè)定系統(tǒng)的誤差因素

正常的自動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)誤差是設(shè)備出廠時(shí)默認(rèn)設(shè)置的性能指標(biāo)。比如，奧飼本牧業(yè)設(shè)備(上海)有限公司在它的設(shè)備操作手冊(cè)中描述了它的稱量誤差在1.0%以內(nèi)，也就是說飼料秤校準(zhǔn)時(shí)的誤差可以控制到±10 g的范圍內(nèi)；體重秤校準(zhǔn)時(shí)的誤差可以控制到±0.1 kg的范圍內(nèi)。綜合實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的各種因素，甚至包括動(dòng)物行為造成的飼料浪費(fèi)，奧飼本廠方提供的設(shè)備檢測(cè)報(bào)告中顯示整個(gè)日采食量的飼料稱量總誤差率可達(dá)到0.17%～0.63%。

因此，如果能夠維持設(shè)備處于正常工作狀態(tài)的話，自動(dòng)測(cè)定設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的誤差并不高，其中的默認(rèn)設(shè)置一般也不會(huì)成為影響數(shù)據(jù)正確性的重要因素，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)也不作為首先考量的對(duì)象。但是，如果設(shè)備不能得到很好的維護(hù)和檢修，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)故障。

例1：圖1為某一測(cè)定站在一段時(shí)間里動(dòng)態(tài)投料值（dispension portion calibration，DPC，即每次投料前系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算下料量的校正值）與差值（指2次投料量之間的料槽重量差，對(duì)DPC值的校正有影響）的變化情況，從圖中可發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)之前差值和DPC值處于穩(wěn)定的小波動(dòng)狀態(tài)，屬于正常工作范疇；但是從A點(diǎn)開始差值和DPC值出現(xiàn)異常，差值從A到B點(diǎn)保持不變，而后差值為0；從A點(diǎn)開始DPC逐漸升高，到B點(diǎn)后保持不變（系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制，DPC值被鎖定）。通過綜合分析該站的報(bào)告數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是設(shè)備中的芯片（AD7714）出現(xiàn)問題，從而引發(fā)故障。

1.2 自動(dòng)設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生的隨機(jī)影響因素

自動(dòng)設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生的隨機(jī)影響因素主要是測(cè)定過程中的外界因素，如動(dòng)力中斷、飼料中斷、設(shè)備的粘連與故障等，它的誤差程度可能是系統(tǒng)誤差的十倍甚至更多。如有發(fā)生，則主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈中斷、飼料量和體重量異常等方面。

例2：如圖2所示，在出錯(cuò)日志里可發(fā)現(xiàn)于2017 年 10 月 15 日，9#、10#、11#、12#、13# 陸續(xù)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的投料失?。ㄒ妶D2a、b、c、d、e）。 通過現(xiàn)場(chǎng)查詢發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是飼料管理出現(xiàn)問題，是因斷料引起的投料失敗。當(dāng)出現(xiàn)斷料時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)期間采食事件數(shù)據(jù)信息完整，但采食量數(shù)據(jù)幾近0的現(xiàn)象（見圖2f）。

圖2 斷料引起的采食量為0的記錄

例3：當(dāng)測(cè)定站出現(xiàn)投料失敗，除了會(huì)引起例2種采食量為0的事件，也可能引發(fā)如圖3所示的情況：該豬在2017年7月11—17日期間，日采食量數(shù)據(jù)高達(dá)3～6 kg，其中，有連續(xù)2 d的采食量超過6 kg，而這對(duì)于體重為50 kg左右的生長(zhǎng)豬是不可能發(fā)生的。通過結(jié)合該測(cè)定站的出錯(cuò)數(shù)據(jù)和投料數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵摱螘r(shí)間出現(xiàn)飼料的中斷，而導(dǎo)致該頭測(cè)定豬在一段時(shí)間內(nèi)采食時(shí)被“虛投”了飼料，造成該頭豬的幾天采食量匯總結(jié)果異常。

1.3 動(dòng)物的行為干擾因素

圖3 測(cè)定過程中某一測(cè)定豬的采食量“虛高”記錄

按經(jīng)典數(shù)據(jù)誤差理論來講，影響因素只分成系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩大類，動(dòng)物的行為差異也應(yīng)該作為外界隨機(jī)的影響因素。但是，在自動(dòng)測(cè)定設(shè)備對(duì)動(dòng)物測(cè)定的特殊情況下，把它作為特別的一項(xiàng)因素，這會(huì)有利于對(duì)出錯(cuò)原因的分析和數(shù)據(jù)維護(hù)，原因有3個(gè)：①經(jīng)常有純粹的動(dòng)物異常行為表現(xiàn)為“出錯(cuò)”數(shù)據(jù)；②動(dòng)物習(xí)性疊加到設(shè)備的局限性上，會(huì)加劇和放大出錯(cuò)的概率；③有動(dòng)物行為參與的出錯(cuò)數(shù)據(jù)量占總出錯(cuò)數(shù)據(jù)量的很大比例。

例4：如圖4a所示在該豬在2017年10月5日，體重突然下降，而在實(shí)際生產(chǎn)中豬的體重不可能起伏如此大，通過分析是動(dòng)物的采食行為引起的。

例5：在測(cè)定站運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)2017年10月12日、2017年10月13日、2017年10月14日3 d里有1頭豬沒有任何體重（見圖5 a），結(jié)合該豬的采食數(shù)據(jù)（見圖5b）以及每天的日?qǐng)?bào)告發(fā)現(xiàn)，該豬是因?yàn)樯。? d未進(jìn)行采食，該采食量數(shù)據(jù)正確地反映了該豬在這3 d中發(fā)生的情況，但同時(shí)也造成數(shù)據(jù)（體重值）的缺失。

在實(shí)際測(cè)定環(huán)境中，測(cè)定豬采食事件數(shù)據(jù)異常主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：數(shù)據(jù)鏈中斷、飼料中斷、設(shè)備粘連和動(dòng)物異常行為。

數(shù)據(jù)鏈中斷是指自動(dòng)測(cè)定設(shè)備采集的事件數(shù)據(jù)之間時(shí)間間隔超過2～3 h。因?yàn)樽詣?dòng)測(cè)定設(shè)備是24 h不間斷地運(yùn)行，一般一個(gè)測(cè)定欄里受測(cè)豬為12頭左右，據(jù)筆者多年觀察發(fā)展，12頭豬一天內(nèi)的采食間隔時(shí)間通常不應(yīng)超過2～3 h。另外，由于身份識(shí)別功能的失效，引起階段性零耳牌事件數(shù)突發(fā)的情況，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈中斷，造成數(shù)據(jù)缺失。

飼料中斷是指在一段時(shí)間里料槽在補(bǔ)料過程中不能得到足夠的飼料量的現(xiàn)象，會(huì)影響DPC值，導(dǎo)致相應(yīng)一段時(shí)間的投料差異，影響動(dòng)物的采食量數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，如果飼料中斷這一事件發(fā)生的時(shí)間較長(zhǎng)，還會(huì)引起動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)。

設(shè)備粘連主要是料槽秤和體重秤在機(jī)械或其他原因引起其稱量值受到黏滯的影響，導(dǎo)致飼料量和體重信息的錯(cuò)誤采集。其表現(xiàn)在負(fù)采食量、飼料量和體重量的異常波動(dòng)等情況。

動(dòng)物異常行為是指受測(cè)動(dòng)物發(fā)生的應(yīng)激行為，以及處于正態(tài)分布范圍以外的發(fā)生行為。該因素往往會(huì)與前面的2個(gè)情況相互作用，且會(huì)放大影響。

2 數(shù)據(jù)維護(hù)及其意義

針對(duì)這些出錯(cuò)數(shù)據(jù)，Casey等根據(jù)分成的7個(gè)出錯(cuò)數(shù)據(jù)類型（每次事件的采食量、每次采食事件占用的時(shí)間、每次采食的速度、發(fā)生事件的導(dǎo)出飼料量誤差、發(fā)生事件的導(dǎo)入飼料量誤差、發(fā)生事件的導(dǎo)出時(shí)間誤差、發(fā)生事件的導(dǎo)入時(shí)間誤差），并由此衍伸出16種不同出錯(cuò)類型的閾值。在數(shù)據(jù)篩選時(shí)，主要根據(jù)動(dòng)物行為數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布的理論，通過數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算修正偏離正態(tài)曲線范圍的數(shù)據(jù)［3-4］。所以，一般直接將這些超出閾值的數(shù)據(jù)摒棄，以減少它們的出現(xiàn)頻率。然而筆者通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，如果?jiǎn)單地將這些“出錯(cuò)”的數(shù)據(jù)（在記錄中受到各種因素影響而發(fā)生偏離的記錄數(shù)據(jù)）刪除，會(huì)造成數(shù)據(jù)的缺失，還不能準(zhǔn)確地反映測(cè)定動(dòng)物的真實(shí)行為。

對(duì)于出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)要對(duì)測(cè)定過程中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析與評(píng)定，據(jù)此進(jìn)行維護(hù)后才能獲得反映動(dòng)物的真實(shí)采食行為的測(cè)定數(shù)據(jù)［5-6］。該文中提及的數(shù)據(jù)維護(hù)方法其應(yīng)用前提是設(shè)備系統(tǒng)處于正常管理狀態(tài)。自動(dòng)測(cè)定設(shè)備的數(shù)據(jù)在實(shí)際上受到的影響因素很多，在此無法將所有情況一一列舉。該文將列舉幾個(gè)案例，僅供參考。

例6：如圖4a中，測(cè)定豬2017年10月5日體重突然下降，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)是動(dòng)物的采食行為造成的，但如果直接以該數(shù)據(jù)為基數(shù)或直接將其刪除，勢(shì)必會(huì)影響該豬的日增重?cái)?shù)據(jù)正確性，而這些最終都會(huì)影響到100 kg體重的日齡、總采食量和飼料報(bào)酬等數(shù)據(jù)的正確性，因此，需要對(duì)該天豬只的體重進(jìn)行維護(hù) （取相鄰2 d體重的平均值作為該天豬的體重）（見圖4b），通過比較維護(hù)前后該豬的日增重發(fā)現(xiàn)，維護(hù)后平均日增重增加了0.003 kg/d。

例7：“虛投”的飼料量對(duì)整個(gè)測(cè)定站的飼料報(bào)酬數(shù)據(jù)的正確性影響也很大。對(duì)于生長(zhǎng)階段豬（體重約50 kg）來講，單次采食量≥1.5 kg從統(tǒng)計(jì)學(xué)上來講發(fā)生概率僅約為0.1%，所以它可作為動(dòng)態(tài)投料型設(shè)備發(fā)生設(shè)備故障和管理失常的一個(gè)標(biāo)志值。這里做了一個(gè)關(guān)于單次采食量≥1.5 kg事件數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1的數(shù)據(jù)顯示測(cè)定站1#、2#運(yùn)行結(jié)果是較理想的，其他測(cè)定站運(yùn)行的結(jié)果并不盡如人意，特別是5#站，單次采食量≥1.5 kg事件占總采食事件數(shù)的比例高達(dá)13.78%。通過追溯系統(tǒng)運(yùn)行的日?qǐng)?bào)告文件以及出錯(cuò)數(shù)據(jù)及投料數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致 3#、4#、5#、8#單次采食量≥1.5 kg事件數(shù)顯著增加的主要原因是飼料中斷引起動(dòng)態(tài)投料時(shí)虛投量增加。此外，數(shù)據(jù)分析顯示，僅統(tǒng)計(jì)單次采食量≥1.5 kg事件的采食量一項(xiàng)，就能發(fā)現(xiàn)其對(duì)于測(cè)定豬整體的采食水平影響之大。測(cè)定站8#就因?yàn)閯?dòng)態(tài)投料時(shí)的虛投導(dǎo)致豬只的采食量提高了62.99%，而這將直接導(dǎo)致該站的平均飼料報(bào)酬增加62.99%，若對(duì)這些數(shù)據(jù)不進(jìn)行合理的維護(hù)，那么該站的飼料報(bào)酬測(cè)定數(shù)據(jù)就不是真正體現(xiàn)豬的真實(shí)水平，而是含有了“虛高”的飼料報(bào)酬，而這樣的數(shù)據(jù)也就失去了使用的意義和價(jià)值。

表1 單次采食量≥1.5 kg事件占總采食事件數(shù)的比例

3 小結(jié)

綜上所述，自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)中獲得的測(cè)定數(shù)據(jù)，并不是可以直接拿來分析的，更不能直接拿來下結(jié)論。因?yàn)樽詣?dòng)測(cè)定系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中受到測(cè)定系統(tǒng)的誤差因素、設(shè)備運(yùn)行過程中的隨機(jī)影響因素和動(dòng)物的行為干擾因素等因素的影響或干擾，或多或少會(huì)影響測(cè)定數(shù)據(jù)的正確性。

這些因素的影響可以從數(shù)據(jù)鏈中斷、飼料中斷、設(shè)備粘連、動(dòng)物異常行為4個(gè)方面考慮，并進(jìn)行判斷和分析。通過減少設(shè)備運(yùn)行過程中影響數(shù)據(jù)正確性的因素，及對(duì)出錯(cuò)數(shù)據(jù)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析與維護(hù)，就比較有把握獲得正確性高的數(shù)據(jù)。

所幸的是，相關(guān)工作者已經(jīng)意識(shí)到自動(dòng)測(cè)定設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)的正確性需前前后后考慮較多的因素，經(jīng)過認(rèn)真、細(xì)致、謹(jǐn)慎地進(jìn)行分析和維護(hù)，才能有把握地說：這些數(shù)據(jù)能最大限度地展現(xiàn)測(cè)定動(dòng)物的最真實(shí)的行為，才具有進(jìn)一步評(píng)估、應(yīng)用、交流、比較的實(shí)際意義。相信，建立完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理體系，測(cè)定站所獲數(shù)據(jù)的正確性會(huì)越來越好，從中得到的結(jié)論指導(dǎo)生產(chǎn)的可靠性也越來越高。

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